Probabilité avec des dés

Bonjour à tous
Je sèche sur un petit problème de proba.

Je lance 30 dés à 6 faces. Quelle est la probabilité que la somme des 3 meilleurs soit égale à 15 ?

Merci pour votre aide !

Réponses

  • 30 dés, c'est beaucoup. Donc les calculs vont être très très fastidieux.

    Pour obtenir 15, il y a seulement 3 façons , ouf, ça va un peu mieux : 6+6+3, 6+5+4 , 5+5+5
    Calcul 1 : Avec 30 dés, quelle est la probabilité d'obtenir 6+6+3 ? Quelle est la probabilité d'obtenir exactement 2 fois le nombre 6, aucune fois le nombre 5 ni 4, et au moins une fois le nombre 3 : .... Probabilité quasi nulle, mais calcul faisable.

    Calcul 2 : Avec 30 dés, quelle est la probabilité d'obtenir 6+5+4 ? Quelle est la probabilité d'obtenir exactement 1 6, exactement 1 5 et au moins 1 4 . Calcul faisable.

    Et le calcul 3 ... faisable également. Résultat environ pour ce calcul 3 : 0.004213

    La probabilité finale est très faible. Environ 0.0045 : 45 fois sur 10 000 essais.
    Tu obtiendras beaucoup plus souvent 16, 17 ou même 18.
    Tu me dis, j'oublie. Tu m'enseignes, je me souviens. Tu m'impliques, j'apprends. Benjamin Franklin
  • Comme dit lourran c'est très fastidieux. Quelle est ta motivation pour ce problème? S'il s'agit d'analyser ou de concevoir un jeu de dés alors faire des simulations est une bonne idée.
  • En fait, les calculs ne sont pas si longs que ça. Par exemple la probabilité d'obtenir 6+6+3 :
    Il ne faut ni 4 ni 5 , donc $P_1=\big(\frac{4}{6}\big)^{30}$
    Et il faut exactement 2 fois le 6 :$P_2=\big(\frac{1}{4}\big)^2 * \big(\frac{3}{4}\big)^{28} * \frac{30*29}{2}$

    Et il faut au moins une fois le 3 $P_3 =1 - \big(\frac{2}{3}\big)^{28}$

    Le résultat est le produit de ces 3 nombres... Ce n'est pas si long. Et le calcul ne serait pas plus long en remplaçant 30 par 40.
    Par contre, les nombres obtenus sont très petits. Et donc on a fait un calcul un peu compliqué, pour rien.
    Effectivement, la bonne question, c'est dans quel cadre tu te poses ces questions.
    Tu me dis, j'oublie. Tu m'enseignes, je me souviens. Tu m'impliques, j'apprends. Benjamin Franklin
  • Merci de vos réponses !
    En réalité, ce que je recherche c'est la réponse à un problème plus vaste : que dans un tirage de n dés, la probabilité pour que les 3 meilleurs fassent une somme donnée (entre 3 et 18 évidemment) si je trouve pour une somme de 15 et 30 dés, j'aurai la formule pour tout.
    Pour tout vous dire, c'est pour modéliser un jeu de rôle.
    Par contre Lourran, je ne comprends pas bien tes calculs (4/6)^30 d'accord ça signifie ni 4 ni 5 pour chacun des 30 dés.
    Mais 2 fois le 6 pour moi c'est (1/6)^2 pour (1/4) ? et que signifie le (3/4)^28 et le 30 * 29 /2?
  • Bonjour Lourran.

    "Le résultat est le produit de ces 3 nombres..." ??
    Si les événements étaient indépendants dans leur ensemble, le produit se justifierait. Mais ça me semble peu évident ..

    Cordialement
  • Pourquoi 1/4 et pas 1/6 ?
    Pourquoi je prenais 1/4 ... parce que je multipliais ensuite par $(4/6)^{30}$ : Comme je me situe dans le sous-ensemble où on n'a tiré ni 4 ni 5, c'est comme si on avait joué avec des dés avec seulement 4 faces.

    On va oublier les probabilités, et compter tous les cas possibles d'une part, et tous les cas favorables d'autre part. C'est peut-être plus clair, et plus rigoureux sur le plan mathématique.

    En tout on a $6^{30}$ tirages possibles.
    Comptons les tirages qui vont donner 6+6+3.
    On va d'abord compter les tirages qui donnent 6 avec le premier dé, 6 avec le 2ème dé, et 6+6+3 au final
    Le premier dé est imposé et le 2ème aussi.
    Pour chacun des 28 autres, on a 3 options. Donc $3^{28}$. Si on dessinait un arbre avec toutes les branches 'favorables', c'est son nombre de feuilles.
    Et il faut retirer quelques cas... il faut retirer les cas où les 28 derniers dés donneraient tous des 1 et des 2. Soit $2^{28}$ cas.
    Donc $3^{28} - 2^{28}$ tirages.
    Ici, j'ai imposé que les 2 6 apparaissaient aux 2 premières positions. Il faut donc multiplier par 30*29/2

    Ca nous donne donc $30*29/2 * ( 3^{28} - 2^{28} )$ cas favorables, sur un total de $6^{30}$ cas possibles. Ce qui doit normalement donner la même chose que dans le précédent message.
    Tu me dis, j'oublie. Tu m'enseignes, je me souviens. Tu m'impliques, j'apprends. Benjamin Franklin
  • Bonjour isatt,

    Je ne connais pas ton niveau en probas mais vu la motivation ça me paraît beaucoup plus raisonnable de tenter des simulations pour voir la loi de la somme des 3 plus grands dés. Avec le code suivant en python :
    def TroisPlusGrands(N):
        # renvoie la liste des 3 plus grands lancers de dés parmi N
        Tirages=[int(np.floor(6*np.random.rand())+1) for n in range(N)]
        Max1=max(Tirages)
        Tirages.remove(Max1)
        Max2=max(Tirages)
        Tirages.remove(Max2)
        Max3=max(Tirages)
        return [Max1,Max2,Max3]
    
    S=1000 # Nombre de simulations
    N=30 # Nombre de dés
    
    Valeurs=[]
    for s in range(S):
        Valeurs.append(sum(TroisPlusGrands(N)))
    
    plt.hist(Valeurs, bins= np.arange(0.5,19.5), density=True, facecolor='g', ec='k', alpha=0.2,label='frequence de la somme des 3 plus grandes valeurs') # Histogramme normalise
    plt.xticks([15,16,17,18])
    plt.legend()
    plt.show()
    
    on obtient très vite les histogrammes des fréquences empiriques. Je joins les résultats pour 15 et 30 dés.125218
    125220
  • J'ai très légèrement adapté le code, pour pouvoir l'utiliser sur ce lien : Python en ligne
    import random
    
    def TroisPlusGrands(N):
        # renvoie la liste des 3 plus grands lancers de dés parmi N
        Tirages=[random.randint(1,6) for n in range(N)]
        Max1=max(Tirages)
        Tirages.remove(Max1)
        Max2=max(Tirages)
        Tirages.remove(Max2)
        Max3=max(Tirages)
        return [Max1,Max2,Max3]
    
    S=10000 # Nombre de simulations
    N=30 # Nombre de dés
    
    Valeurs=[]
    
    for xx in range(20):
        n15=0
        for s in range(S):
            i=sum(TroisPlusGrands(N)) 
            if (i==15) :
                n15=n15+1
        print(n15)
    
    J'obtiens :
    33 54 37 38 54 45 48 40 50 48 36 47 37 40 30 39 38 41 37 39
    
    Assez conforme à l'approximation : 45 succès sur 10000 tentatives.
    Tu me dis, j'oublie. Tu m'enseignes, je me souviens. Tu m'impliques, j'apprends. Benjamin Franklin
  • Pour rigoler j'ai calculé la valeur exacte pour le problème initial : si l'on lance 30 dés équilibrés, quelle est la probabilité que la somme des 3 plus grands résultats soit égale à 15? Et bien on trouve... roulements de tambours...
    $$
    0.004310132307397482...
    $$
    C'est assez proche de l'approximation annoncée par lourrran.

    (Pour info j'ai fait ça avec une petite chaîne de Markov à 667 états $(0,0,0)$,...,$(6,6,6)$ qui retient le résultat des 3 meilleurs dés vus jusque-là.)
  • On est d'accord :
    0.00000004501339625 --> proba d'obtenir 6.6.3
    0.00028348076554090 --> proba d'obtenir 6.5.4
    0.00402660652846034 --> proba d'obtenir 5.5.5
    0.00431013230739749 --> proba cumul des 3

    Sous Excel, les toutes dernières décimales sont différentes, mais c'est probablement dû à des dépassements de capacités dans les calculs intermédiaires.
    Tu me dis, j'oublie. Tu m'enseignes, je me souviens. Tu m'impliques, j'apprends. Benjamin Franklin
  • Bonjour,
    On peut aussi assez facilement établir une expression pas trop compliquée de la valeur exacte de la probabilité cherchée.
    On lance $n$ dés à six faces et on note $P_n$ la probabilité que la somme des trois plus grands numéros obtenus soit égale à $15$.
    $$P_n=\dfrac 1{6^n}\Big(5^n+\dfrac {n^2-9n-32}2 4^{n-2} -\dfrac{n(n-1)}2 3^{n-2} - n(n-1)2^{n-3}\Big).$$
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